Fission

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
För svenska death metal-bandet, se Fission (band). För den biologiska betydelsen, se Fission (biologi).
Schematisk bild av en fissionsprocess. uranatom bombarderas med en neutron mot den klyvningsbara atomkärnan. Kärnan blir då instabil, vilket leder till att atomkärnan går i bitar.

Fission betyder klyvning. Ordet används oftast i fysikaliska sammanhang för klyvningen av atomkärnor, kärnklyvning, som sker i exempelvis kärnkraftverk och kärnvapen. I denna process frigörs enorma mängder energi, en frigörelse som ligger till grund för hela kärnteknologin. I regel används isotoperna uran-235 och plutonium-239 vid fission. Fissionen kan, när den äger rum i kärnkraftverk, ske i flera olika sorters reaktorer, där kokvattenreaktorer, tryckvattenreaktorer och pebble bed-reaktorer är vanliga exempel. Med alla reaktorformerna finns det risker, och avfallet är radioaktivt i tusentals år efteråt. Forskning för effektivare och säkrare kärnkraftsframställning pågår dock frekvent. Motsatsen till fission är fusion, sammanslagning.

Den joniserande strålning som frigörs vid fission, och som även frigörs vid klyvning av radioaktiva isotoper, är mycket hälsoskadlig, och består av partiklar och energi. Man skiljer mellan alfa-, beta- och gammastrålning, och av de är gammastrålningen mest energirik.

Inom biologi kan fission vara synonymt med celldelning. Begreppet används även vid delning av bolag och ekonomiska föreningar inom bolags- och skatterätten.

Kärnklyvning[redigera | redigera wikitext]

Atomkärnan hos vissa isotoper av grundämnen som plutonium och uran kan om de bombarderas med neutroner fånga in en neutron och därigenom bli så instabila att de klyvs.[1] I processen frigörs neutroner som i sin tur kan klyva fler atomkärnor och därigenom hålla igång en kedjereaktion. Därutöver bildas nya, mindre atomkärnor, och stora mängder energi frigörs som rörelseenergi hos klyvningsprodukterna samt gammastrålning.[1][2] Det som händer vid fission som inducerats på detta sätt är att de repellerande krafterna mellan protonerna i kärnan med den extra neutronen blir större än de sammanhållande kärnkrafterna. När atomen klyvs stöts därför delarna isär med våldsam kraft och repulsionen omvandlas till rörelseenergi. När denna rörelseenergi sprids i omgivande gods, genom att partiklarna krockar med omkringliggande atomer, upplever vi det som värme.

Isotoper som ofta används i kärnkraftverk och vid kärnvapentillverkning är uran-235 och plutonium-239.[1] En möjlig sådan process är:

235U + 1 neutron → 236U → 92Kr + 141Ba + 3 neutroner + 200 Mev energi + γ-strålning

Klyvningsprodukterna från fissionen blir här krypton och barium, två ämnen som är starkt radioaktiva. Andra klyvningsprodukter kan vara 131I (Jod-131), 137Cs (Cesium-137) och 90Sr (Strontium-90).

Fission i kraftverk[redigera | redigera wikitext]

Reaktor 4 på Tjernobyls kärnkraftverk som exploderade 1986. Tusentals människor dog och miljontals utsattes för strålning.[2]

Atomklyvningen i kärnkraftverk är till skillnad från den i kärnvapen kontrollerad. De ämnen som skall klyvas utgörs av bränslestavar ihopsatta i knippen. Moderatorer som vatten eller grafit används för att tvinga ner hastigheten på neutronerna, och vid behov bromsas hela kedjereaktionen. Den frigjorda energin samlas i kylvatten i form av värme. Ur värmen hämtas rörelseenergi som driver turbiner och generatorer.[2]

Det finns flera olika typer av reaktorer, och dessa indelas i vanliga fall efter vilket material som stavar, kylmedel och moderator består av, men även utifrån organiseringen av fissionsprocessen. I så kallade kokvattenreaktorer finns bara en kylcykel. Det betyder att det vatten som reaktorn kyls ned av driver även turbinerna med ånga. Tryckvattenreaktorer, som är den vanligaste reaktortypen, har två separata cirkulationssystem med värmeväxlare mellan. Bridreaktorer använder som kylmedel metalliskt natrium i flytande form, och den reaktorn alstrar nytt material som är klyvbart. Det ger en stor mängd energi ur uranet. Pebble bed-reaktorer har istället för stavar bränsleobjekt i kulform, och använder helium som kylmedel.[2]

Det finns flera risker med alla de olika reaktortyperna. I kokvattenreaktorer kan radioaktivt kontaminerat vatten släppas ut från det primära cirkulationssystemet och därmed spridas i omgivningen, om ett fel i turbininkapslingen uppstår. I pebble bed-reaktorerna kan helium explodera om det kommer i kontakt med vatten och förångas, eftersom det upphettas till mer än 1000°C. Om reaktorerna fungerar optimalt blir ändå avfallet radioaktivt i flera tusen år. Trots riskerna är kärnkraft väldigt vanligt, och forskning pågår om säkrare och effektivare användning.[2]

Fission och radioaktivitet[redigera | redigera wikitext]

När atomkärnan klyvs bildas joniserande strålning det vill säga, strålning som består av partiklar eller högenergetiska elektromagnetisk strålning. Flera olika sorters strålning finns; alfastrålning består av två med varandra bundna protoner och neutroner. Alfastrålningen är mycket hälsoskadlig. Betastrålning utgörs av elektroner och positroner som i mycket hög hastighet släpps ut. Gammastrålning är den elektromagnetiska strålning med mest energi, och som har högst frekvens. De skadliga röntgenstrålarna frigörs vid fission, men även vid klyvning av radioaktiva isotoper.[1]

Se även[redigera | redigera wikitext]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ [a b c d] Ellenberger, Bengt; Hasselqvist, Per Johan; Lång, Öjevind; Nyqvist, Per; Tunek, Viveka (2009). Hammarström, Stina. red. Allt du behöver veta för att överleva i det 21:a århundradet. Italien: Prisma. sid. 151. ISBN 978-91-518-5098-6 
  2. ^ [a b c d e] Ellenberger, Bengt; Hasselqvist, Per Johan; Lång, Öjevind; Nyqvist, Per; Tunek, Viveka (2009). Hammarström, Stina. red. Allt du behöver veta för att överleva i det 21:a århundradet. Italien: Prisma. sid. 173. ISBN 978-91-518-5098-6 

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]